含各向异性特异材料三明治结构的Goos-Hnchen位移研究

采用稳态相位法研究了正折射率材料/各向异性特异材料/金属三明治结构反射波的Goos-Hnchen(GH)位移.分别给出了在第一界面处发生全反射和部分反射情况下GH位移的解析表达式,并分析了含有4种不同类型特异材料三明治结构反射波产生GH位移的条件及GH位移的正负情况.通过数值计算系统研究了各向异性特异材料的光轴与界面的夹角α、入射角φ以及特异材料厚度d对GH位移的影响,计算结果与理论分析有很好的吻合.通过对特异材料结构中GH位移的研究,将有利于特异材料在微波或光学系统中的应用.     

各向异性特异材料界面的反常折射与反射性质

根据电磁场边界条件和色散关系,理论研究了电磁波从各向同性右手材料向各向异性特异材料入射时的反常折射与反射性质,结果表明,从各向同性右手材料向never cutoff型特异材料入射时,透射波的波矢和坡印廷矢量的反射角具有相反的符号,折射角的幅度随着入射角的增大而增大并趋于一定值;研究了磁导率张量参数对折射角的影响,对于anti-cutoff型特异材料界面,当入射角小于临界角θc时可以发生反常的全反射,而对于always cutoff型特异材料界面总会发生全向全反射。这些电磁性质将在部分聚焦与全向反射镜方面具有潜在的应用价值。     

含各向异性特异材料的一维光子晶体的传输特性

利用传输矩阵方法研究了含各向异性特异材料的一维光子晶体的电磁传输性质.结果表明,光子晶体具有全向的零平均折射率带隙.这种全向带隙几乎不受晶格尺度、波的极化方向和入射角的影响.当一缺陷引入到光子晶体中时,会有电磁缺陷模出现.零平均折射率带隙中的缺陷模与普通Bragg带隙中的缺陷模不同,几乎不受晶格尺度、波的极化方向和入射角的影响.这一性质将在全向反射镜或滤波器中具有潜在的应用价值.     

基于特异材料微带漏波天线辐射特性研究

分析复合左右手特异材料微带漏波天线的辐射原理,建立复合左右手材料微带漏波天线仿真模型,通过仿真计算得到微带漏波天线的辐射特性。制备与仿真参数相同的实物天线,测量天线S参数、方向图和天线各单元电容瞬态电压。最后,对仿真试验结果和实物天线测量结果比较,吻合较好。在固定工作频率下,复合左右手特异材料微带漏波天线工作在左手区时,电磁波辐射主要发生在天线结构前几个单元,且电磁波以指数形式快速衰减,工作在右手区时,电磁波沿整个天线辐射,且电磁波衰减较慢。     

光波在含特异材料的环形腔内的传输特性

基于光线传输矩阵理论,研究了含特异材料环形腔内光波光斑半径和相对光强的分布特性.结果表明:以负折射率材料内部作为起始位置,光波传输一周后,子午面和弧矢面光斑半径均较大,中心光强较弱.当光波离开负材料后,光斑半径迅速减小,由于凹面镜的影响,在其表面又达到极大值,但较负材料内部光斑半径小很多.当光波传输起始点远离凹面镜后,光斑半径依次减小,在两平面镜中心达到最小值,此时中心光强最大.在此基础上,分析了负材料长度和介质折射率对光波束腰半径的影响.研究发现,介质长度对环形腔内子午面和弧矢面的束腰半径影响较小,但介质折射率对负材料内部束腰半径的影响较大.     

石墨烯-六方氮化硼结构的古斯-汉欣位移

为了研究由石墨烯覆盖半无限六方氮化硼结构中的古斯-汉欣位移性质,采用传输矩阵方法分析了结构参量对反射光古斯-汉欣位移的影响。结果表明, 通过合理调节石墨烯的化学势或层数,均可实现古斯-汉欣位移由正到负的一个转变;通过选取合适的参量,可实现较大的古斯-汉欣位移,其最大值约为波长的450倍。此研究结果对设计光开关、光学传感器件具有重要意义。     

柱状结构中多层各向异性吸波材料的电磁分析

通过对圆柱状结构中多层各向异性薄层吸波材料的电磁分析－柱体由金属柱芯和包围其外的多层各向同性介质材料组成,在各层之间和外表面涂覆各向异性薄层。考虑各薄层的输入阻抗,得出曲面结构内部及表面涂覆各向异性吸波材料散射场。根据级联矩阵和算法,在一定波段上进行ＲＣＳ（Ｒａｄａｒ Ｃｒｏｓｓ Ｓｅｃｔｉｏｎ）减缩,获令人满意的计算结果。     

各向异性材料涂覆金属二面角反射器的RCS分析

该文基于均匀平面波入射下无限大金属衬底各向异性材料表面等效电磁流的一般表达,利用物理光学法结合多次反射,研究了各向异性材料涂覆金属二面角反射器的后向电磁散射特性,分析了不同材料参数及不同二面角对后向RCS的影响,得到了一些有益的结论。     

柱状结构中多层各向异性吸波材料的电磁分析

通过对圆柱状结构中多层各向异性薄层吸波材料的电磁分析—柱体由金属柱芯和包围其外的多层各向同性介质材料组成,在各层之间和外表面涂覆各向异性薄层.考虑各薄层的输入阻抗,得出曲面结构内部及表面涂覆各向异性吸波材料散射场.根据级联矩阵和算法,在一定波段上进行RCS (Radar Cross Section)减缩,获令人满意的计算结果.     

含有银纳米膜的棱镜中光束古斯-汉欣位移效应研究

古斯-汉欣位移是一种灵敏度极高的折射率测量办法,在温度、压力传感等方面有 巨大的应用潜力, 但测量精度要求较高。为解决测量的困难和提高古斯-汉兴测量精度,本文设计了一种棱镜 -银纳米膜界面层, 搭建了一套可测量多偏振态多角度古斯-汉兴位移的测量装置,以此测量了棱镜-空气和棱 镜-银纳米膜不同 界面的光束的古斯-汉欣位移,并对其物理机制进行了探讨。实验结果显示棱镜-空气界面 的古斯-汉欣位移 平均值是2.7 μm,棱镜-银纳米膜界面的古斯-汉欣位移平均值是 27.7 μm,比棱镜-空气界面的位移增大了 约10倍。使用COMSOL multiphysics软件模拟了棱镜-银纳米膜以及 棱镜-空气界面的电场分布,对比棱镜- 空气的情况,表明在消逝场作用下,银纳米颗粒表面形成了较强光场分布,光场方向沿入射 光电场振动方 向;银颗粒表面光场和消逝场的叠加使得消逝场增强,从而导致棱镜-银纳米膜界面的古斯 -汉欣位移增大。 本工作为提高基于古斯-汉欣位移效应的生物传感器的灵敏度提供了一个可供选择的手段。     

反射相移对小腔长可调谐Fabry-Perot滤波器滤波特性的影响

为具备尽量宽的波长调谐范围,可调谐Fabry-Perot滤波器(TFPF)作为分光器件应用于高光谱遥感时其腔长必须很小.不同于传统Fabry-Perot干涉仪,当TFPF的腔长与谐振波长相当时,其反射镜上的反射相移不可忽略.本文基于传输矩阵方法,在宽光谱范围内对介质反射镜的反射相移和TFPF的滤波特性进行了数值计算.结...     

The effect of array periodicity on the filtering characteristics of metal/dielectric photonic crystals

We present a both theoretical and experimental investigation into the effect of array periodicity on the filtering characteristics of metal/dielectric photonic crystals(MDPhCs) with hexagonal arrays of subwavelength holes in gold/silicon dioxide films,varying the array periodicity from 6 to 8μm every 1μm while the ratio of hole radius to array periodicity is kept constant(1/4).The results indicate that the reflectance spectrum is highly dependent on the array periodicity.When the array periodicity increases,the reflectance spectrum exhibits a large redshift regularly.The finite difference time domain(FDTD) simulations agree well with the experimental results. By analyzing the relationship between the position of the reflectance minimum and the array periodicity,we find that the filtering characteristics of MDPhCs have an almost linear relationship with the array periodicity under the conditions of keeping the same ratio of hole radius to array periodicity(1/4).This finding provides an effective way to control the filtering characteristics of MDPhCs,which have potential applications in optical filters,plasmonic thermal emitters and so on.     

阵列周期对金属/电介质光子晶体滤波特性的影响

本文从理论和实验上研究了在圆孔半径与阵列周期的比维持不变（1 / 4）的条件下,每隔1微米改变阵列周期大小（范围从6至8微米）对金/二氧化硅薄膜正六边形亚波长孔阵列的金属/电介质光子晶体（MDPhC）滤波特性的影响。结果表明,其反射光谱与阵列周期有关。当阵列周期增加,反射光谱中出现有规律地红移。采用时域有限差分（FDTD）法数值模拟的结果与实验结果相吻合。通过分析反射率最小值的位置和阵列周期之间的关系,发现在圆孔半径与阵列周期的比维持1 / 4的条件下,MDPhC滤波特性与阵列周期几乎有一个线性关系。这一发现为调控MDPhC的滤波特性提供了一种有效的方法,其在光滤波器,等离子体热发射器等具有潜在的应用。     

Au/STO/Pt三明治结构阻变存储器性质研究

采用脉冲激光沉积法(PLD)在Pt衬底(Pt/TiO2/SiO2/Si)上制备了SrTiO3(STO)薄膜,并对其表面特性,表面组成和结构进行了研究分析。在此基础上制备了具有三明治结构的Au/STO/Pt阻变器件,并测试了其I-V特性。结果显示:空间电荷限制电流(SCLC)机制对SrTiO3薄膜中氧空位的运输起了决定作用;薄膜界面缺陷对载流子的俘获与去俘获导致了SrTiO3薄膜I-V特性的产生。     

Thickness optimization of the TiN metal gate with polysilicon-capping layer on Hf-based high-k dielectric

An optimal thickness of the metal nitride (TiN) film capped by polysilicon for the MOSFET gate electrode application is investigated. Interface trap density, which depends on the TiN film thickness and transistor channel length is suggested to be controlled by mechanical stress of the metal layer after full transistor processing including high temperature annealing. Thinner TiN gate electrode was found to have lower interface trap density. Thicker TiN, however, showed better barrier properties for impurity diffusion from the polysilicon-capping layer. We found that 10 nm is the optimum thickness of the ALD TiN layer for minimizing charge trapping and adequate blocking of boron penetration.     

肝癌小鼠血清荧光谱峰位蓝移及分子振动机理研究

通过多峰高斯拟合方法,对接种了肝癌小鼠生长 5~15天期间的血清荧光光谱进行系统研究,结 果表明,随着肿瘤的生长,荧光谱曲线及其高斯基元函数的峰值位置都有向短波方向移动的 趋势。基于分 子振动理论的分析认为,是肿瘤生长过程中,血清中部分发光分子的含量增加,其分子趋于 彼此靠近,分 子间的相互作用增强,分子中原子间化学键趋于伸长,其基态的振动能级趋于降低,若第一 电子激发态的 最低振动能级未发生变化,则基态与第一电子激发态最低振动能级之间的能量差趋于增大, 导致相关荧光 谱曲线的峰值位置趋于蓝移。本文的研究结果表明,对血清荧光光谱进行非线性多峰拟合及 分子振动理论 分析,有助于从分子层面揭示血清中荧光物质变化的深层次原因。     

光量子阱结构束缚态对介电常数和厚度的响应

为了考察影响光量子阱束缚态的因素,采用传输矩阵法计算了不同介电常数和介质厚度对光量子阱结构的传输特性,发现光量子阱结构的束缚态的频率随介电常数和厚度变化而变化。通过微小地改变阱区和垒区介质的介电常数和厚度可改变束缚态的频率,且阱区和垒区介质的介电常数和厚度的变化与束缚态频率的变化都呈良好的线性关系,阱区介质的介电常数和厚度的变化对束缚态频率的变化大于垒区。结果表明,光子的束缚效应将导致频率的量子化。此结果为设计所需要的束缚态频率光量子阱结构提供了理论依据。